(57)【要約】【課題】研磨速度を上げながら半導体基板に加わるせん断応力を低くして、基板の被研磨材またはその下地膜に損傷を与えずに研磨効率を向上させる。【解決手段】このＣＭＰ装置においては、研磨布または研磨パッド３０を貼った回転テーブル３２に対して、半導体ウエハ１０を固定保持する回転ヘッドまたはキャリア３４を押し付けて、キャリア３４および回転テーブル３２をそれぞれ回転させながら、ノズル３６より研磨パッド３０上に液状のスラリを供給して、化学的作用と機械的研磨により半導体ウエハ１０の下面（被処理面）の膜を削って平坦化する。本発明の化学的機械研磨方法は、半導体ウエハ１０の回転数ｆWと研磨パッド３０の回転数ｆPとの大小関係に関して、３ｆP＜ｆWを下限条件とし、４ｆP＜ｆW＜８ｆPを最適条件とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板および研磨パッドをそれぞれ回転させながら前記半導体基板を前記研磨パッドに押し付けてそれらの接触界面にスラリを供給し、前記半導体基板の被処理面を化学的かつ機械的に研磨する化学的機械研磨方法であって、
前記半導体基板の回転数と前記研磨パッドの回転数との比が３：１よりも大きいことを特徴とする化学的機械研磨方法。
【請求項２】
前記半導体基板の被処理面の表層またはその下層に有機膜が含まれている、請求項１に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項３】
半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を平坦に削るための化学的機械研磨方法であって、
前記半導体基板の回転数と研磨パッドの回転数との比を３：１よりも大きくして、前記半導体基板および前記研磨パッドをそれぞれ回転させながら前記半導体基板を前記研磨パッドに押し付けてそれらの接触界面にスラリを供給し、前記半導体基板の被処理面を化学的かつ機械的に研磨することを特徴とする化学的機械研磨方法。
【請求項４】
前記有機膜は、フロロカーボン膜である、請求項２または請求項３に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項５】
前記半導体基板の回転数と前記研磨パッドの回転数との比が４：１よりも大きい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項６】
前記半導体基板の回転数と前記研磨パッドの回転数との比が８：１よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項７】
前記研磨パッドの回転数が２０rpm〜７０rpmである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項８】
前記半導体基板および前記研磨パッドのそれぞれの回転軸に対する回転方向が同じである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項９】
前記研磨パッドの回転中心から半径方向外側にオフセットした領域で、前記半導体基板の被処理面全体が前記研磨パッドに押し付けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨パッドに前記半導体基板を押し付ける圧力は、相対的に基板周辺部よりも基板中心部の方が高い、請求項９に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１１】
前記半導体基板において基板中心部の受ける圧力は基板周辺部の受ける圧力に比して１．１倍〜３倍である、請求項９に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１２】
前記半導体基板において基板中心部の受ける圧力は基板周辺部の受ける圧力に比して１．３倍〜２．５倍である、請求項９に記載の化学的機械研磨方法。
【請求項１３】
前記スラリの供給流量は３００ml／min以下である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の化学的機械研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板および研磨パッドの相互の回転運動による機械的摩擦と化学反応によって半導体基板の被処理面を研磨する方法に係わり、特に有機系のlow-k膜からなる層間絶縁膜に埋め込み銅配線を形成するためのダマシンプロセスに用いて好適な化学的機械研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の半導体集積回路、特にＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）は、微細化・高集積化のため複数の配線層を重ねた多層配線構造を有している。多層配線構造における従来の配線形成プロセスは、絶縁膜上に堆積したＡｌなどの金属膜をリソグラフィおよびドライエッチングにより加工して金属配線パターンを形成するものであるが、Ａｌ配線のエレクトロマイグレーション耐性が低いことや、電気抵抗が比較的高く、配線遅延を起こすことなどが問題となっている。このことから、最近は、多層配線形成プロセスに銅配線のダマシンプロセスが採用されてきている。
【０００３】
一方で、ＬＳＩの高速化・低消費電力化のためには多層配線間の容量を低減する必要があり、配線容量を下げるためには配線間、配線層間を埋める層間絶縁膜に低誘電率（low-k）膜を採用することが不可欠になっている。この種のlow-k膜としては、ＳiＯＦ膜などの無機系材料やポーラス膜も検討されているが、２．５以下の比誘電率が得られるフッ素樹脂やアモルファスフロロカーボンなどの有機系材料も大いに有望視されている。
【０００４】
ここで、図１を参照して、有機系のlow-k膜を層間絶縁膜に用いる銅配線のダマシンプロセスを説明する。
【０００５】
先ず、下層配線（図示せず）まで形成されている半導体ウエハ１０上に、図１の（ａ）に示すように、たとえばＳｉＣＮからなるエッチストップ膜１２，１６と、たとえばアモルファスフロロカーボンからなる有機系のlow-k膜１４，１８とを下から１２→１４→１６→１８の順にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で積層形成する。
【０００６】
次に、リソグラフィ工程およびエッチング工程を繰り返して、図１の（ｂ）に示すように、上層のlow-k有機膜１８には配線溝２０を形成し、下層のlow-k有機膜１２にはビア孔２２を形成する。ここで、半導体ウエハ１０の表面には配線溝２０およびビア孔２２に応じた凹凸が形成される。
【０００７】
次に、図１の（ｃ）に示すように、ビア孔２２および配線溝２０の中を含む半導体基板１０の表面にたとえばＴaＮからなるバリアメタル２４をＣＶＤ法で成膜する。さらに、バリアメタル２４の上に重ねて銅のシード層（図示せず）をスパッタ法で形成する。
【０００８】
次いで、図１の（ｄ）に示すように、ビア孔２２および配線溝２０の中が埋まるように半導体ウエハ１０の表面に銅２６を電解めっき法で堆積させる。ここで、銅２６の表面には、配線溝２０やビア孔２２に応じた凹凸形状が反映される。
【０００９】
そして、化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により半導体ウエハ１０上の銅２６を平坦に研磨し、図１の（ｅ）に示すように、ビア孔２２および配線溝２０の中にのみ銅２６を残して、埋め込み銅配線を形成する。
【００１０】
上述したダマシンプロセスは、ビア孔２２および配線溝２０を同時に銅２６の膜で埋め込んで一度に銅プラグと銅配線を形成するデュアルダマシン法である。これに対して、シングルダマシン法は、ビア孔２２と配線溝２０を別々に銅２６の膜で埋め込んで銅プラグと銅配線を別々に形成するものであるが、孔または溝以外の不要な銅を除去する工程ではデュアルダマシン法と同様のＣＭＰ処理を行う。
【００１１】
図２に、代表的なＣＭＰ装置を示す。このＣＭＰ装置は、研磨布または研磨パッド３０を貼った回転テーブル（下部定盤）３２に対して、半導体ウエハ１０を固定保持する回転ヘッドまたはキャリア（上部定盤）３４を押し付けて、キャリア３４および回転テーブル３２をそれぞれ回転させながら、ノズル３６より研磨パッド３０上に液状のスラリ（研磨剤）を供給して、化学的作用と機械的研磨により半導体ウエハ１０の下面（被処理面）の膜を削って平坦化する（図３）。図示の例では、研磨中に研磨パッド３０が常に毛羽立った状態で半導体ウエハ１０を擦るように、半導体ウエハ１０から離れた位置でダイヤモンドパッド（コンディショナ）３８が研磨パッド３０に押し付けられ、半径方向にスキャンしながら研磨パッド３０の表面を削るようにしている。
【００１２】
上記のようなＣＭＰの研磨速度は、半導体ウエハ１０を研磨パッド３０に押し付ける荷重と研磨パッドの回転により発生する速度と半導体ウエハのそれの合成速度とに比例するとするプレイストンの関係式が報告されている。従来は、半導体ウエハ１０上で研磨速度の面内均一性を良くする観点から、加重を一定に保持するとともに、上記合成速度がウエハ面内で略均一になるように半導体ウエハ１０および研磨パッド３０のそれぞれの回転数を略同じにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平２００７−１２９３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、有機系のlow-k膜を層間絶縁膜に用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて上記のような従来の方法（ウエハ回転数／キャリア回転数を同程度にする方法）にしたがって上記ＣＭＰ装置（図２）により銅の研磨を行うと、たとえば図４Ａおよび図４Ｂに示すように、フロロカーボン膜（有機系low-k膜）１４，１８とエッチストップ膜１２，１６との界面で剥がれ４０が発生したり、ＣＭＰ後の銅２６の表面やフロロカーボン膜１８に溝状のスクラッチ４２が発生しやすいことが問題となっている。ダマシンの層間絶縁膜や埋め込み配線にこのような膜剥がれやスクラッチが発生すると、配線表面を流れる高周波電流（信号）の伝搬特性や配線電気特性に大きな影響を与え、ＬＳＩが欠陥品になることがある。
【００１５】
ダマシンプロセスにおいては、被研磨材の銅が比較的軟らかい金属であるうえ、層間絶縁膜を構成するフロロカーボン膜（low-k有機膜）のヤング率が低いため、研磨パッド３０との機械的摩擦によって半導体ウエハ１０の被処理面に大きなせん断応力が加わると、上記のようなフロロカーボン膜の剥がれや銅のスクラッチ等の損傷を来たしやすい。
【００１６】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、研磨速度を上げながら半導体基板に加わるせん断応力を低くして、基板の被研磨材またはその下地膜に損傷を与えずに研磨効率を向上させる化学的機械研磨方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点における化学的機械研磨方法は、半導体基板および研磨パッドをそれぞれ回転させながら前記半導体基板を前記研磨パッドに押し付けてそれらの接触界面にスラリを供給し、前記半導体基板の被処理面を化学的かつ機械的に研磨する化学的機械研磨方法であって、前記半導体基板の回転数と前記研磨パッドの回転数との比が３：１よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第２の観点における化学的機械研磨方法は、半導体基板上の層間絶縁膜に誘電率の低い有機膜を用いる銅配線のダマシンプロセスにおいて前記有機膜上に堆積された銅を平坦に削るための化学的機械研磨方法であって、前記半導体基板の回転数と研磨パッドの回転数との比を３：１よりも大きくして、前記半導体基板および前記研磨パッドをそれぞれ回転させながら前記半導体基板を前記研磨パッドに押し付けてそれらの接触界面にスラリを供給し、前記半導体基板の被処理面を化学的かつ機械的に研磨することを特徴とする。
【００１９】
本発明の化学的機械研磨方法が用いられるＣＭＰ装置においては、半導体基板の回転数ｆWおよび／または研磨パッドの回転数ｆPを高くしていくと、研磨パッドの回転により発生する速度ＶPと半導体基板の回転により発生する速度ＶWとの合成速度（基板上平均値）ＶMが高くなり、ｐN・ＶMに略リニアに比例して研磨速度（基板上平均値）ＲＲが上昇する。ここで、ｐNは半導体基板を研磨パッドに押し付ける荷重圧力（通常は一定値）である。
【００２０】
一方、摩擦係数（基板上平均値）ＣＯＦは、半導体基板の回転数と研磨パッドの回転数との比が３：１より小さい範囲にある限りは、ｐN・ＶMを高くしても大して変化せず、一定値以上の値をとり続ける。しかし、半導体基板の回転数ｆWと研磨パッドの回転数ｆPとの比が３：１より大きい場合は、その比が大きくなるほど摩擦係数ＣＯＦが低下し、特に４：１よりも大きくなると顕著に低下する。
【００２１】
本発明によれば、３ｆP＜ｆWの条件下で、さらに好ましくは４ｆP＜ｆWの条件下で、ｐN・ＶMを高くすることにより、基板の被研磨材またはその下地膜（特にフロカーボン膜のような有機膜）に損傷を与えずに研磨効率を向上させることができる。
【００２２】
もっとも、ｆW＞３ｆPの条件下で、ｆWとｆPの差が大きくなりすぎると、研磨速度ＲＲのばらつきが過度に大きくなるので、この観点から３ｆP＜ｆW＜８ｆPの範囲が望ましく、ＣＯＦの大幅な低減を確実に達成する観点からは４ｆP＜ｆW＜８ｆPの範囲がより好ましい。
【００２３】
研磨パッドの回転数ｆPは、高すぎるとスラリが飛散しやすくなってスラリ使用効率が低下し、低すぎると研磨速度ＲＲが低下するので、好ましくは２０rpm〜７０rpmに選ばれてよい。
【００２４】
また、半導体基板と研磨パッドのそれぞれの回転軸に対する回転方向は、同じであるのが好ましい。たとえば、研磨パッドが反時計回りに回転するときは、半導体基板の回転方向も反時計回りに選ばれるのが好ましい。もっとも、両者の回転方向を逆にすることも可能である。
【００２５】
また、本発明の好適な一態様においては、研磨パッドの回転中心から半径方向外側にオフセットした領域で、半導体基板の被処理面全体が研磨パッドに押し付けられる。
【００２６】
また、本発明の好適な一態様においては、研磨パッドに半導体基板を押し付ける圧力が、相対的に基板周辺部よりも基板中心部の方が高い。すなわち、半導体基板において基板中心部の受ける圧力が基板周辺部の受ける圧力に比して好ましくは１．１倍〜３倍、より好ましくは１．３倍〜２．５倍に設定または調節される。
【００２７】
また、本発明の好適な一態様においては、スラリの使用効率（経済性）の観点から、スラリの供給流量が３００ml／min以下に選ばれる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の化学的機械研磨方法によれば。上記のような構成および作用により、研磨速度を上げながら半導体基板に加わるせん断応力を低くして、基板の被研磨材またはその下地膜に損傷を与えずに研磨効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】有機系のlow-k膜を層間絶縁膜に用いる銅配線のダマシンプロセスの工程を示す図である。
【図２】代表的なＣＭＰ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】ＣＭＰの研磨中における半導体ウエハと研磨パッドとの摺接状態を示す断面図である。
【図４Ａ】従来の化学的機械研磨方法を用いるダマシンプロセスのＣＭＰで発生する欠陥の一例を示す略断面図である。
【図４Ｂ】上記欠陥の一例を示す斜視図である。
【図５】実施形態の化学的機械研磨方法で用いるＣＭＰ装置におけるキャリアの加圧機構の構成を模式的に示す略断面図である。
【図６】図５の加圧機構によってウエハの中心部と周辺部とで異なる圧力が加えられる様子（圧力分布）を示す略平面図である。
【図７】実施形態における研磨パッドおよび半導体ウエハの相互の回転運動の状態とウエハ上の１つのポイントにおける合成速度を示す図である。
【図８】実施形態においてウエハ上の平均合成速度を簡易に求める方法を示す図である。
【図９】実施例における研磨速度（ＲＲ）特性および摩擦係数（ＣＯＦ）特性を示す図である。
【図１０】実施例における研磨速度（ＲＲ）特性を示す図である。
【図１１】実施例における摩擦係数（ＣＯＦ）特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３１】
本発明の化学的機械研磨方法は、好適な一実施形態として、埋め込み銅配線を形成するためのダマシンプロセスに適用可能であり、たとえば図１のダマシンプロセスにおいて半導体ウエハ１０のアモルファスフロロカーボン膜（low-k有機膜）１８上に堆積された銅２６を平坦に研磨するためのＣＭＰ工程（図１の（ｄ）→（ｅ））に適用できる。この場合、図２のＣＭＰ装置を好適に用いることができる。
【００３２】
このＣＭＰ装置は、スピン回転可能なキャリア３４に半導体ウエハ１０をフェイスダウンで装着し、半導体ウエハ１０よりも数倍大きな口径（直径）の回転テーブル３２に研磨パッド３０を貼り付けている。キャリア３４には、半導体ウエハ１０を着脱自在に固定するための保持手段たとえばバッキングフィルム（図示せず）が備わっている。
【００３３】
さらに、キャリア３４は、半導体ウエハ１０を回転テーブル３２側の研磨パッド３０に押し付ける荷重圧力にウエハ中心部と周辺部とで所望の違いを持たせる機能または機構を有している。たとえば、図５および図６に模式的に示すように、キャリア３４の内部には、半導体ウエハ１０の円状中心部および環状周辺部にそれぞれ個別の圧力ｐC，ｐEを加えるための加圧部４４，４６が設けられている。この実施形態では、ウエハ中心部の圧力ｐCがウエハ周辺部の圧力ｐEよりも大きく（少なくとも１．１倍以上）、好ましくは１．３倍以上、更に好ましくは２倍以上に設定または調節される。
【００３４】
ＣＭＰのプロセスは、研磨パッド３０上の回転中心から半径方向外側にオフセットした領域に半導体ウエハ１０の被処理面全体が押し付けられ、研磨パッド３０および半導体ウエハ１０がそれぞれ回転する。通常、両者（１０，３０）の回転方向は、それぞれの回転軸に対する回転の向きが同じに選ばれる。たとえば、上方から見て、研磨パッド３０が反時計回りに回転するときは、半導体ウエハ１０の回転方向も反時計回りに選ばれる。
【００３５】
図７に示すように、研磨パッド３０および半導体ウエハ１０の相互の回転運動において、或る一時点に着目すると、ウエハ上の１つのポイントｉにおける研磨パッド３０および半導体ウエハ１０の合成速度Ｖiは、それぞれの回転数ｆP，ｆWと当該ポイントの（座標）位置から一義的に決まる。したがって、ウエハ面内の平均合成速度ＶMは、理論的には、次の式（１）で与えられる。
【数１】
2010219406.tif 000003
ただし、ＲWは半導体ウエハ１０の半径である。
【００３６】
上記の式（１）の演算は非常に煩雑である。そこで、図８に示すように、ウエハ上に適当な数の代表点を均一な密度で離散的に選び、それらの代表点における合成速度Ｖiの平均値をウエハ面内の平均合成速度ＶMとすることも可能である。
図８の平均化法は、ウエハ半径上に４９個の代表点を一定間隔ｄ（２００ｍｍ口径ウエハの場合は２ｍｍ間隔）で選び、ウエハ方位角方向に３６個の代表点を一定角度間隔（１０°間隔）で選ぶ例である。
【００３７】
後述するように、ウエハ面内の平均合成速度ＶMを上げるほど、半導体ウエハ１０上の研磨速度ＲＲ（Removal Rate）はそれに比例して高くなる。従来は、ｆW（ウエハ回転数）≒ｆP（パッド回転数）の条件下で平均合成速度ＶMを高くして研磨速度ＲＲを上げるようにしていた。しかしながら、上述したように、それによって半導体ウエハ１０の被処理面（被研磨面）に過大なせん断応力が加わり、フロロカーボン膜（low-k有機膜）１４，１８の剥がれや、銅２６および／またはフロロカーボン膜１８のスクラッチ等を招くおそれがあった。
【００３８】
これに対して、本発明は、半導体ウエハ１０の回転数ｆWと研磨パッド３０の回転数ｆPとの大小関係に関して、３ｆP＜ｆWを下限条件とし、４ｆP＜ｆW＜８ｆPを最適条件とする。
【００３９】
以下、図９〜図１１につき、この実施形態において、半導体ウエハ１０の回転数ｆWおよび／または研磨パッド３０の回転数ｆPをパラメータに選んで平均合成速度ＶMを可変したときの研磨速度ＲＲ（ウエハ面内平均値）および摩擦係数ＣＯＦ（Coefficient Of Friction）（ウエハ面内平均値）の特性を示す。なお、摩擦係数ＣＯＦとせん断荷重ＦSとの間には、垂直荷重をｐNとすると、次の式（２）の関係がある。
ＣＯＦ＝ＦS／ｐN        ・・・・（２）  
【００４０】
このＣＭＰプロセスの主な条件は次のとおりである。
(i)  半導体ウエハ１０
口径２００ｍｍ、ブランケットＣｕ膜付き
(ii)  研磨パッド
ＩＣ1000  （ロームアンドハース社製、商品名）、口径８００mm
パッド下地材（クッション）Suba IV（商品名）  
(iii)  スラリ
研磨剤  ＨＳ-2H-635-12（日立化成工業株式会社製、商品名）
混合比  研磨剤：Ｈ2Ｏ：Ｈ2Ｏ2＝７：７：６
供給流量  ３００ml／min
(iv)  荷重
垂直応力ｐN＝１．５PSI
ウエハ中心部圧力ｐC＝１．８PSI，ウエハ周辺部圧力ｐE＝１．３PSI
【００４１】
図９は、上記のプロセス条件の下でパッド回転数ｆPを２５rpmに固定し、ウエハ回転数ｆWを２３rpm（ｆW：ｆP≒１：１）、９８rpm（ｆW：ｆP≒４：１）、１４８rpm（ｆW：ｆP≒６：１）の３通りに選んで行ったＣＭＰプロセスの実験で得られたＲＲ特性およびＣＯＦ特性を示す。なお、横軸のｐN・ＶMはＰN（垂直応力）×ＶM（平均合成速度）を表す。各ＣＭＰプロセスにおいて、パッド回転数ｆPおよびウエハ回転数ｆWは、プロセスの開始から終了までそれぞれ一定に保った。
【００４２】
図示のように、パッド回転数ｆP＝２５rpm（一定）のままで、ウエハ回転数ｆWを２５rpm→９８rpm→１４８rpmと上げていくと、（A）ｐN・ＶMは約０．８９PSIm/s→約１．１８PSIm/s→約１．７０PSIm/sと上昇し、(B)研磨速度ＲＲは約１４００Å／min→約１８００Å／min→約２７５０Å／minと上昇し、(C)ＣＯＦは約０．３８→約０．２２→約０．１７と減少する。
【００４３】
ここで、上記(A)，(B)の現象は予想された範囲内の実験結果であるが、上記(C)の現象は全く予想外のことであった。すなわち、図９のＣＯＦはそれぞれ回転運動している半導体ウエハ１０および研磨パッド３０間の摩擦係数つまり動摩擦係数である。一般に、相対運動している２つの物体間の摩擦力は動摩擦係数×垂直応力で表され、動摩擦係数は運動速度にあまり関係しないとされている。したがって、ｐN・ＶMを上げてもＣＯＦは大して変わらないと考えるのが一般の常識である。実際、図１１につき後述するように、ｆW＜３ｆPの条件下では、ｐN・ＶMを上げてもＣＯＦは対して変わらない結果が得られている。ところが、ｆW＞３ｆPの条件になると、驚くべきことに、上記(C)の現象が見られるのである。
【００４４】
そして、ＣＯＦが０．３以下に下がると、半導体ウエハ１０の被処理面でフロロカーボン膜（low-k有機膜）１４，１８の剥がれや銅２６および／またはフロロカーボン膜１８のスクラッチの発生する確率が著しく低下することが確認されている。したがって、上記(C)の現象は半導体ウエハのＣＭＰプロセス上重要な技術的意義を有しているといえる。
【００４５】
因みに、ｐN・ＶMと研磨速度ＲＲとの関係について、ウエハ回転数ｆWおよび／またはパッド回転数ｆPの異なる条件下で得られた多くの実験結果をプロットしたところ、図１０に示すように、両者の関係が略リニアな比例関係になることが確認された。
【００４６】
また、（ｆW：ｆP）＝（１：１）〜（６：１）の範囲内でウエハ回転数ｆWおよび／またはパッド回転数ｆPを可変して得られた多数のＣＯＦ（測定値）をプロットしたところ、図１１に示すように、ｆW＜３ｆPの領域とｆW＞３ｆPの領域との間でＣＯＦ特性に著しい違いが見られた。すなわち、ｆW＜３ｆPの領域では、ｆWとｆPの比（ｆW／ｆP）を大きくしても、あるいはｐN・ＶMを大きくしても、ＣＯＦはあまり変わらない（図１１の点線グラフ参照）。一方、ｆW＞３ｆPの領域では、ｆWとｆPの比（ｆW／ｆP）を大きくするほどＣＯＦは減少する（図１１の実線グラフ参照）。ただし、ｐN・ＶMを大きくしても、ＣＯＦはあまり変わらない。
【００４７】
もっとも、ｆW＞３ｆPの領域でも、ウエハ回転数ｆWとパッド回転数ｆPの差が大きくなりすぎると、ウエハ面内の研磨速度ＲＲのばらつきが過度に大きくなるので、この観点から３ｆP＜ｆW＜８ｆPの範囲が望ましい。また、０．３以下のＣＯＦを確実に得る観点からは、４ｆP＜ｆW＜８ｆPの範囲がより好ましい。
【００４８】
なお、スラリ供給量は、ｐN・ＶM等の他の条件との組み合わせで任意に選定してよいが、経済性の面から３００ml／minが好ましい。
【００４９】
また、荷重のウエハ中心部圧力ｐCとウエハ周辺部圧力ｐEとの比（ｐC／ｐE）は、１．１〜３の範囲が好ましく、１．３〜２．５の範囲が最も好ましい。この実施形態では、上記のように、ウエハ中心部およびウエハ周辺部にそれぞれ個別の圧力ｐC，ｐEを加えるための独立した加圧部４４，４６がキャリア３４内に設けられている。しかし、１つの共通の加圧部を用いてウエハ中心部圧力ｐCとウエハ周辺部圧力ｐEとの間に一定の比（たとえばｐC／ｐE＝１．３）を持たせる構成のキャリアも使用可能である。
【００５０】
研磨パッド３０の回転数は、高すぎるとスラリが飛散しやすくなってスラリ使用効率が低下し、低すぎると研磨速度ＲＲが低下するので、２０rpm〜７０rpmの範囲が好ましい。
【００５１】
本発明の化学的機械研磨方法は、上述したように銅ダマシンのＣＭＰプロセスで特に大なる利点を有するが、被処理面の表層またはその下層にフロロカーボン膜等の有機膜を有する半導体ウエハの他のＣＭＰプロセスにも好適に適用可能であり、さらには半導体基板に対する任意のＣＭＰプロセスに適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    半導体ウエハ
１４，１８    アモルファスフロロカーボン膜
２６    銅
３０    研磨パッド
３２    回転テーブル
３４    キャリア（回転ヘッド）
３６    ノズル
３８    ダイヤモンドヘッド（コンディショナ）
４４，４６    加圧部
【図１】
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【図２】
2010219406.tif 000005
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2010219406.tif 000009
【図６】
2010219406.tif 000010
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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